路基段列车引起的大地振动试验研究

为研究路基段列车引起环境振动传递特性以及列车编组、速度、轴重等因素对振动的影响,对昌九城际铁路线路基段进行大地振动现场测试。从时域、频域等多方面分析五种列车在不同速度下运行引起的三向大地振动。结果表明：近场大地振动能量集中在10 Hz～200 Hz,远场在10 Hz～80 Hz,近场处X、Y、Z方向主频分别为38.7 Hz、51.9 Hz、64.4 Hz,远场处主频均为25.9 Hz;随着距离的增加,X与Z方向在各频段的振动衰减量相似,Y方向在各频段的衰减量大于X与Z方向;地面竖向Z振级与列车速度近似呈线性关系,在30 m处Z振级增大速率为0.0714dB/（km/h）;列车速度变化对50～100 Hz的高频振动影响较大,速度由36增大至119 km/h时,16、50、100 Hz处Z方向分别增加了9.56、17.13、14.87 dB;列车编组对地面振动响应影响较小,当运行速度为115 km/h时,CRH2A动车组列车的不同编组（8节或16节）下引起的地面振动响应几乎完全相同;列车轴重是影响地面振动响应大小的重要因素,且轴重越大引起的振动响应越大。     

石英挠性加速度计在超低频振动国家基准研制中的应用研究

介绍了超低频振动国家基准装置。采用改进型石英挠性加速度计SA704和研发的适配器MSA-I组成的振动套组,作为超低频振动台负反馈控制的拾振器和装置性能测试的标准器,有效地降低了振动台台面输出加速度波形的失真度,抑制了环境振动的影响,实现了0.002 Hz以上加速度失真度小于1%;解决了1 Hz以下超低频段无测量传感器的问题。该套组可作为低频和超低频振动基标准装置量值传递的标准器和核查标准。     

隧道内脉冲激励下地层振动传递特性研究

目前,对于地铁运营引起的振动在地层中的传递特性一直未有系统深入的研究。利用自动落锤激励装置锤击轨道减振与控制实验室10m埋深隧道内轨道,研究了0~200Hz频段振动加速度在地层中的传播衰减特性。试验结果表明：(1)隧道结构-地面振动加速度峰值衰减率达到81.25%,地层对振动有很强的衰减作用。(2) 除了30Hz附近频段传递函数幅值大于1,隧道结构到地面振动响应传递函数幅值普遍小于0.4。(3) 隧道结构-地面1/3倍频程加速度级传递损失曲线呈V形分布,传递损失在30Hz附近最小,且为负值,此频段振动加速度能量从隧道传递到地面有放大现象。     

精密仪器环境振动测量和评价方法的研究

对精密仪器使用环境的微振动测量和控制是目前许多前沿科学亟待解决的问题和重要的研究方向。分析了目前精密仪器环境振动测量和评价方法存在的问题,讨论了环境振动数据分析方法和研究工作的技术难点。指出开展环境振动对精密仪器影响规律和测量方法的深入研究,制定评价标准或校准规范,具有十分重要的现实意义和应用价值,其成果可为精密仪器实验室建设的选址、隔振设施建设和隔振技术的实施,以及高新技术密集区环境保护及其立法提供技术依据。     

站房结构在地铁激励下的振动响应研究

对大型综合交通枢纽车站—南昌西站进行模型仿真,从时域和频域的角度分析地铁列车激励下南昌西站的振动特性。研究地铁2号线在不同行驶速度、不同隧道埋深工况下的振动传播规律及频率分布特点,并结合振动控制标准对环境振动进行评价。研究结果表明,在地铁列车荷载作用下,综合枢纽车站的振动幅值随着振源距离增大而减小;在距离轨道中心线20 m~40 m的区域出现振动放大区,振动放大效应对轨道层与楼板层的响应影响较大,对商业夹层的影响小,车站不同结构层的振动频率分布特性基本一致,主要集中在10 Hz~60 Hz范围内,但是随着高度的增大,结构层的高频成分衰减较快;车站结构横向振动水平总体上比垂向振动小,但两者处于同一量级,甚至在部分频率范围内比垂向振动大。     

地铁列车运行引起远场低频振动响应预测研究

精密仪器对工作环境的振动要求通常有微振、低频等特点,因此准确预测分析列车振动对精密仪器的影响具有一定的难度。结合北京地铁16号线规划通过北京大学西门的工程案例,首次在频域内采用两位校准法进行了远场低频微振动的定量预测研究。研究过程中,利用实测钢轨振动加速度时程计算得到模拟地铁列车荷载;建立北京地铁4号线校准模型,利用实测隧道壁和地表的振动响应对输入荷载、模型参数选择进行校核,确保了模型的预测精度;最后采用校核过的建模方法建立地铁16号线预测模型进行低频振动预测。结果表明:利用该方法得到的地铁列车振动荷载及振动预测模型可以较准确的进行远场低频振动响应预测;地铁16号线地铁采用钢弹簧浮置板后,北大新建实验楼外预测点10~20 Hz频段的振动满足仪器振动要求,但10 Hz以下频段的振动仅满足VC-C标准,需进行实验室或仪器隔振处理。     

基于溢流环换能器液腔的水听器校准系统

针对溢流环换能器液腔振动表现出的优秀低频特性,提出利用溢流环换能器液腔内部声场进行低频校准的校准方法。首先分析了溢流环换能器液腔特性,并在现有刚性罐体的基础上,构造出了一套无须激振台,以溢流环换能器为低频声源,溢流环换能器液腔为两端开口振动液柱的低频比较法校准系统。通过实验测量确定了液柱高度为15 cm处的圆心位置为最佳的比较法测量点,实验测试该点在100~1400 Hz频段的径向声压变化不超过5%。对Ф20 mm球型水听器进行比较法测量,在100~1000 Hz频段的测量结果与标准校准结果最大偏差为0.8 dB,测量不确定度为1 dB。结果表明,以溢流环液腔为基础构造的低频校准系统是可行的。     

区域环境振动对某拟建精密实验室选址的影响分析

精密实验室对周边环境振动要求极高,其选址要求充分考虑区域环境振动情况.随着城市化的快速发展,市内道路、城市轨道交通、客运铁路等显著提高沿线环境振动水平,受土地资源的制约,部分精密实验室的规划建设以及运行难以绕避交通线路.为了满足精密实验室对拟建场地的环境振动要求,需在选址阶段对区域环境振动水平进行综合评估.以某拟建精密...     

纵向轨枕长度对梯式轨道减振性能的影响

为研究纵向轨枕长度对梯式轨道减振性能的影响,在现有纵向轨枕长度(6.15 m)的基础上,设计了另外两种纵向轨枕长度(3.65 m和8.65 m)。通过有限元软件Ls-Dyna建立不同纵向轨枕长度的梯式轨道模型,并通过实验室测试,验证其正确性。分析结果表明:纵向轨枕长度为6.15 m的梯式轨道(1)时域内,具有最小的基底振动加速度峰值;(2)1 Hz~200 Hz频段,具有最小的基底振动加速度峰值(峰值频率为49 Hz);(3)除1 Hz~5 Hz频段外,传递损失均大于纵向轨枕长度为3.65 m的梯式轨道传递损失。1.6 Hz~2.2 Hz频段以及7.6 Hz~200 Hz频段,传递损失大于纵向轨枕长度为8.65 m的梯式轨道传递损失。     

高架轨道交通附近自由地表振动试验研究

针对某城际快铁高架桥列车运行引起的附近自由场地环境振动进行现场测试。结果表明,在近场测点,加速度时程呈明显列车周期性加载现象;随距离的增加,振动快速衰减,并在7.5 m处有反弹增大现象;距线路越远,振动衰减越慢,地面振动加速度级随距离的变化满足对数关系;高架轨道交通引起的地面横向水平振动加速度级较竖向大3.9~9.0 dB;地面竖向振动优势频率范围10~100 Hz,横向振动频率主要在4~100 Hz,低频振动较高频振动传播距离更远;双线高架桥引起的环境振动偏载效应突出;振动加速度级随车速的变化规律为0.036~0.049 dB/(km·h-1)。     

Wireless Measurement System for Ground-borne Vibration and Vibration Amplifications in Buildings

The environmental impact on residents of buildings, such as adverse effect on sleep and physical discomfort is caused by ground-borne vibration sources such as rail transit systems, road traffic, construction sites, and industrial plants. To estimate the impact of these vibrations on the residents, it is necessary to measure the tri-axial vibrations in the vertical and horizontal directions of the buildings as specified in the international standard regulated by ISO 2631-2:2003. A wireless measurement system for simple and accurate measurement of building vibration was developed. Five wireless vibration measurement devices (installed together with a data recorder in the building) are controlled simultaneously by an outdoor mobile PC or a laboratory PC via wireless local area network and an Internet connection. It sends the vibration acceleration waveforms recorded in buildings over the wider internet communication system to the laboratory PC. The wireless measurement system was used for measuring vibration in two- and three-story detached houses of wooden or steel construction. The impact on the residents may be caused by the vibration amplifications associated with building structural resonances. The vibration amplifications in 120 houses were evaluated as ratios and level differences in 1/3 octave band vibration accelerations measured at the ground near the substructure and floors.     

CRTS III型板式无砟轨道桥梁段环境振动测试分析

为研究CRTS III型板式无砟轨道环境振动特点,对成灌铁路某桥梁段地面振动进行现场测试,分析不同测点地面振动加速度时程特点、频谱特征,并进行1/3倍频程分析和Z振级的衰减分析。结果表明,列车以180 km/h速度通过时,地面振动持续时间约6 s,距线路中心10 m处振动峰值加速度为60 mm/s2;在10 m处振动频谱分布范围在20～90 Hz,高频振动随距离衰减更快,大于20 m处振动主要以15～45 Hz为主;地面振动Z振级的衰减符合对数衰减规律。     

货梯曳引机结构传播的噪声治理

以某商住两用高层建筑内对居民影响较大的大型超市货梯曳引机噪声治理为例,在测量分析货梯机房及受影响住宅室内振动与噪声信号基础上,结合声源识别,提出对货梯曳引机采取隔振设计,降低结构传播至住宅室内噪声的工程措施,并对工程实施后的降噪效果进行实测。结果表明,隔振处理后,除共振区外,在5～1 000 Hz各1/3倍频程上隔振器上、下振动加速度级差为15.0～32.4 dB,隔振效率为82.2 %～97.6 %;机房内曳引机通过建筑结构传播至住宅室内的噪声,在63～2 000 Hz各倍频程上声压级降低8.9～21.4 dB,其中以250 Hz所在倍频程声压级降低量为最大,最终消除了居民相关噪声投诉。     

聚氨酯硬泡连续屏障近场隔振效果分析

传统的连续屏障在缓解环境振动方面已取得比较理想的效果,但其整体稳定性差,对低频的隔振效果不佳。基于此背景,提出了锚杆约束的聚氨酯硬泡连续屏障。通过有限元数值分析方法,对聚氨酯硬泡连续屏障和混凝土连续屏障分别在地面简谐激励和桩振源简谐激励作用下的近场隔振性能进行研究。研究表明:地面振源激励下,混凝土连续墙和聚氨酯硬泡连续屏障对中高频振动有较好的隔振效果,混凝土连续墙对低频(10 Hz)振动隔振效果不佳,聚氨酯硬泡连续屏障对5 Hz~10 Hz的低频振动有很好的隔振效果;桩振源激励下,两种屏障的隔振效果比地面振源激励时效果更好,两种屏障对中高频振动及5 Hz~10 Hz的低频振动有较好的隔振效果。     

High-precision absolute distance and vibration measurement with frequency scanned interferometry

We report high-precision absolute distance and vibration measurements performed with frequency scanned interferometry using a pair of single-mode optical fibers. Absolute distance was determined by counting the interference fringes produced while scanning the laser frequency. A high-finesse Fabry-Perot interferometer was used to determine frequency changes during scanning. Two multiple-distance-measurement analysis techniques were developed to improve distance precision and to extract the amplitude and frequency of vibrations. Under laboratory conditions, measurement precision of approximately 50 nm was achieved for absolute distances ranging from 0.1 to 0.7 m by use of the first multiple-distance-measurement technique. The second analysis technique has the capability to measure vibration frequencies ranging from 0.1 to 100 Hz with an amplitude as small as a few nanometers without a priori knowledge.     

0.01～1 Hz水声声压标准装置的研究

为了精确测量和分析低于1Hz频率的甚低频水声信号，建立了0．01～1Hz水声声压标准装置。装置由声压生成系统、正弦振动系统和电子测量与控制系统所组成，采用静水压激励法产生0．01～1Hz频率范围内变化的声压。在低频段的声压值为195．86Pa。在高频段的声压值由于受振动惯性力的影响，随频率的增高而减小，但通过对等效高度的精确求定也可精确已知。装置可直接校准甚低频水听器的开路电压灵敏度值，校准值的扩展不确定度为0．3dB(P=95％)。     

基于实测频响函数列的地铁环境振动响应预测方法

针对地铁环境振动预测评价体系的施工设计阶段的预测,提出了一种通过隧道内脉冲激励实测地表系列频响函数的预测方法。将地铁环境振动预测问题转化为两部分:构建高精度车轨耦合解析模型求解作用于基底的频率力;隧道内进行脉冲激励实测隧道-土层系统的地表频响函数列。将两部分在频域内进行叠加运算求得地铁列车引起的环境振动响应,并形成科学的预测流程通过MATLAB程序实现。在18m埋深的隧道内部进行锤击实测地表频响函数带入预测流程进行地表振动响应预测,选取15号线类似条件地点的地表加速度实测数据进行对比验证,结果表明:预测结果和现场实测时域峰值均为0.02m/s2,振动主频均为30Hz~80Hz,1/3倍频程及Z振级也非常相近,预测精度及频谱特性良好。     

40 t锅炉低频消声器的设计

40 t燃气锅炉的低频噪声在频率63 Hz及12 5Hz尤为突出,是影响环境噪声达标的关键成分。通过对吸声材料声学特性的调研,根据相关纤维材料在上述低频段的声学基本常数[γ]和Z c;分析不同流阻率的多孔材料层背衬刚壁时,相关低频吸声系数的变化。同时按燃气锅炉排烟消声器的流阻要求,进而对阻性消声器的构造开展综合研究,设计一种内置整流体的圆筒状消声器。声学测量表明：5 m长、φ 2.4 m外径、通道直径φ 1.6 m内置整流体0.6 m的圆筒状排烟消声器,在31.5到250 Hz低频段有10～16 dB的降噪量,解决锅炉运转时低频噪声超标问题,使当地环境噪声达标。     

地铁车辆段列车动荷载特性实测研究

对车辆段内咽喉区、试车线和运用库的地铁列车荷载进行了实测,获得了其时频特性。基于不同线路条件、行车速度下的实测结果,分析了地铁列车荷载特性的主要影响因素。研究结果表明：地铁列车通过时,咽喉区轨枕的铅垂向加速度幅值为10~15m/s2,荷载以高频成分为主,主频段为60~150Hz;试车线轨枕的铅垂向加速度幅值为5~6m/s2,荷载主频段为60~100Hz;运用库的振动量值较小,实测的铅垂向加速度幅值为1~2 cm/s2,荷载的主频段为30~50Hz。对地铁车辆段列车,与行车速度相比,列车荷载振动量值对线路的平顺度更为敏感。